專(zhuān)利名稱(chēng)：共模信號(hào)抑制電路及常模信號(hào)抑制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用來(lái)抑制在2根導(dǎo)線中以相同相位傳輸?shù)墓材Ｐ盘?hào)的共模信號(hào)抑制電路，以及用來(lái)抑制利用導(dǎo)線傳送的常模信號(hào)的常模信號(hào)抑制電路。
背景技術(shù)：
開(kāi)關(guān)電源、反相器、照明設(shè)備的點(diǎn)亮電路等的電力電子設(shè)備具有電變換電路用來(lái)進(jìn)行電變換。電變換電路具有開(kāi)關(guān)電路，用來(lái)將直流電變換為矩形波的交流電。因此，電變換電路會(huì)產(chǎn)生具有與開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)頻率相等的頻率的波動(dòng)電壓，或者產(chǎn)生伴隨著開(kāi)關(guān)電路的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的噪聲。該波動(dòng)電壓或噪聲會(huì)對(duì)其他設(shè)備造成不良影響。因此，在電變換電路和其他設(shè)備或線路之間，需要設(shè)置用以減小波動(dòng)電壓或噪聲的裝置。
用以減小波動(dòng)電壓或噪聲的裝置常使用包含電感元件(電感器)和電容器的濾波器，即所謂的LC濾波器。LC濾波器除了具有電感元件和電容器各1個(gè)的類(lèi)型之外，還有T型濾波器和π型濾波器等。另外，用于消除電磁干擾(EMI)的一般的噪聲濾波器也是一種LC濾波器。一般的EMI濾波器是由共模扼流線圈、常模扼流線圈、X電容器、Y電容器等離散元件組合而成。
另外，最近在構(gòu)建家庭內(nèi)的通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)所使用的通信技術(shù)中，電力線通信被認(rèn)為大有前途，其開(kāi)發(fā)正在進(jìn)展。電力線通信時(shí)，在電力線中重疊高頻信號(hào)進(jìn)行通信。在該電力線通信中，連接在電力線上的各種電氣、電子設(shè)備的工作會(huì)在電力線上產(chǎn)生噪聲，這會(huì)造成誤差率增加等的通信質(zhì)量下降。因此，需要設(shè)置用來(lái)減小電力線上的噪聲的裝置。另外，在電力線通信中，需要防止室內(nèi)電力線上的通信信號(hào)泄漏到室外電力線。LC濾波器也用作減小這種電力線上的噪聲，或者防止室內(nèi)電力線上的通信信號(hào)泄漏到室外電力線的裝置。
在2根導(dǎo)線傳輸?shù)脑肼曋邪性?根導(dǎo)線之間產(chǎn)生電位差的常模噪聲，以及在2根導(dǎo)線中以相同相位傳輸?shù)墓材Ｔ肼暋?br>
這里，圖17表示用以減小共模噪聲的LC濾波器的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。該LC濾波器具備一對(duì)端子201a、201b；另一對(duì)端子202a、202b；設(shè)置在端子201a、201b和端子202a、202b之間的共模扼流線圈203；一端連接到端子201a、另一端接地的電容器204；一端連接到端子201b、另一端接地的電容器205。
共模扼流線圈203具有1個(gè)磁芯203a和卷繞在該磁芯203a上的2個(gè)繞組203b、203c。繞組203b的一端連接到端子201a，另一端連接到端子202a。繞組203c的一端連接到端子201b，另一端連接到端子202b。繞組203b、203c卷繞在磁芯203a上，其方向是當(dāng)在繞組203b、203c上有常模電流流動(dòng)時(shí)，使在各繞組203b、203c中流動(dòng)的電流在磁芯203a中所感應(yīng)產(chǎn)生的磁通互相抵消。
圖17所示的LC濾波器插入在用以輸送電力的2根導(dǎo)線的途中。端子201a、202a連接到一根導(dǎo)線上，端子201b、202b連接到另一根導(dǎo)線上。
其次，在圖18中表示用以減小常模噪聲的LC濾波器的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子。該LC濾波器具備一對(duì)端子301a、301b；另一對(duì)端子302a、302b；作為電感元件的線圈303；電容器304。端子302b連接到端子301b上。線圈303的一端連接到端子301a上，另一端連接到端子302a上。電容器304的一端連接到線圈303的另一端以及端子302a上。電容器304的另一端連接到端子301b、302b上。
圖18所示的LC濾波器插入在用以輸送電力的2根導(dǎo)線的途中。端子301a、302a連接到一根導(dǎo)線上，端子301b、302b連接到另一根導(dǎo)線上。
另外，在日本特開(kāi)平9-102723號(hào)公報(bào)中記載了一種使用變壓器的線路濾波器。該線路濾波器具備變壓器和濾波器電路。變壓器的2次繞組插入在用以從交流電源給負(fù)載輸送電的2根導(dǎo)線之一。濾波器電路的2個(gè)輸入端連接到交流電源的兩端，濾波器電路的2個(gè)輸出端連接到變壓器的1次繞組的兩端。在該線路濾波器中，利用濾波器電路從電源電壓中提取噪聲成分，將該噪聲成分供給到變壓器的1次繞組，由此，從插入了變壓器的2次繞組的導(dǎo)線上的電源電壓中除去噪聲成分。該線路濾波器減小了常模的噪聲。
在現(xiàn)有的LC濾波器中，具有由電感器和電容器所決定的固有的共振頻率，所以只能在狹窄的頻率范圍內(nèi)獲得所希望的衰減量，這是其問(wèn)題所在。
另外，插入在用于輸送電力的導(dǎo)線中的濾波器應(yīng)能夠在有用于輸送電力的電流流動(dòng)的狀態(tài)下獲得所希望的特性，并應(yīng)有應(yīng)付溫度上升的對(duì)策。因此，這種濾波器為實(shí)現(xiàn)所希望的特性，需要使電感元件大型化，這是其問(wèn)題所在。
另一方面，日本特開(kāi)平9-102723號(hào)公報(bào)所記載的線路濾波器中，如果濾波器電路的阻抗為0且變壓器的耦合系數(shù)為1，則理論上能夠完全除去噪聲成分。但是，實(shí)際上濾波器電路的阻抗不會(huì)為0，而是根據(jù)頻率而變化。特別是在利用電容器構(gòu)成濾波器電路時(shí)，借助于該電容器和變壓器的1次繞組構(gòu)成了串聯(lián)共振電路。因此，包含該電容器和變壓器的1次繞組的信號(hào)通路的阻抗，只有在該串聯(lián)共振電路的共振頻率附近的狹窄頻率范圍內(nèi)，才能變小。其結(jié)果是，在該線路濾波器中，只能在狹窄的頻率范圍內(nèi)除去噪聲成分。另外，變壓器的耦合系數(shù)實(shí)際上小于1。因此，供給到變壓器的1次繞組的噪聲成分不能從電源電壓中完全除去。由此，實(shí)際上構(gòu)成的線路濾波器中，存在著不能在較寬的頻率范圍內(nèi)有效地除去噪聲成分的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第1目的是提供可以有效抑制較寬頻率范圍內(nèi)的共模信號(hào)而且可以小型化的共模信號(hào)抑制電路。
本發(fā)明的第2目的是提供可以有效抑制較寬頻率范圍內(nèi)的常模信號(hào)而且可以小型化的常模信號(hào)抑制電路。
本發(fā)明的共模信號(hào)抑制電路是用來(lái)抑制在2根導(dǎo)線中以相同相位傳輸?shù)墓材Ｐ盘?hào)的電路，具備第1繞組，在規(guī)定的第1位置處插入到一根導(dǎo)線上；第2繞組，在與第1位置相對(duì)應(yīng)的第2位置處插入到另一根導(dǎo)線上并耦合到第1繞組上，與第1繞組協(xié)同來(lái)抑制共模信號(hào)；第3繞組，耦合到第1繞組和第2繞組上，用來(lái)使第1繞組和第2繞組之間產(chǎn)生互感；以及反相信號(hào)傳送裝置，連接到第3繞組上并在與第1位置不同的第3位置處連接到一根導(dǎo)線上，進(jìn)而，在與第3位置對(duì)應(yīng)、與第2位置不同的第4位置處連接到另一根導(dǎo)線上，傳送用以抑制共模信號(hào)的反相信號(hào)。
在本發(fā)明的共模信號(hào)抑制電路中，共模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置和第3位置之間的位置及第2位置和第4位置之間的位置之外，當(dāng)位于比接近第1和第2位置更接近第3和第4位置的位置時(shí)，反相信號(hào)傳送裝置檢測(cè)共模信號(hào)，并且將與檢測(cè)到的共模信號(hào)反相的反相信號(hào)供給到第3繞組；第3繞組經(jīng)由第1繞組和第2繞組，將反相信號(hào)注入到2根導(dǎo)線。由此，在2根導(dǎo)線中，從第1和第2位置在共模信號(hào)的行進(jìn)方向前方抑制共模信號(hào)。
另外，在本發(fā)明的共模信號(hào)抑制電路中，共模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置和第3位置之間的位置及第2位置和第4位置之間的位置之外，當(dāng)位于比接近第3和第4位置更接近第1和第2位置的位置時(shí)，第3繞組檢測(cè)共模信號(hào)，反相信號(hào)傳送裝置將與由第3繞組檢測(cè)到的共模信號(hào)反相的反相信號(hào)注入到2根導(dǎo)線。由此，在2根導(dǎo)線中，從第3和第4位置在共模信號(hào)的行進(jìn)方向前方抑制共模信號(hào)。
本發(fā)明的共模信號(hào)抑制電路也可以還具備阻抗元件，在2根導(dǎo)線中，設(shè)置在第1位置和第3位置之間的位置及第2位置和第4位置之間的位置，用來(lái)減小通過(guò)的共模信號(hào)的波峰值。
另外，在本發(fā)明的共模信號(hào)抑制電路中，反相信號(hào)傳送裝置也可以具有使共模信號(hào)通過(guò)的高通濾波器。該高通濾波器也可以包含有電容器。
另外，在本發(fā)明的共模信號(hào)抑制電路中，阻抗元件也可以具有第4繞組，插入到一根導(dǎo)線上；第5繞組，插入到另一根導(dǎo)線上，并耦合到第4繞組上，與第4繞組協(xié)同來(lái)抑制共模信號(hào)。第4繞組和第5繞組的各個(gè)電感可以均大于等于0.3μH。
另外，在本發(fā)明的共模信號(hào)抑制電路中，第1繞組及第2繞組與第3繞組的耦合系數(shù)可以大于等于0.7。
本發(fā)明的常模信號(hào)抑制電路是用來(lái)抑制利用2根導(dǎo)線傳送的、在2根導(dǎo)線之間產(chǎn)生電位差的常模信號(hào)的電路，其具備第1電感元件，在規(guī)定的第1位置處插入到一根導(dǎo)線上；第2電感元件，耦合到第1電感元件上，用來(lái)在與第1電感元件之間產(chǎn)生互感；
反相信號(hào)傳送裝置，連接到第2電感元件上，并在與第1位置不同的第2位置處連接到一根導(dǎo)線上，用來(lái)傳送用以抑制常模信號(hào)的反相信號(hào)；以及阻抗元件，在一根導(dǎo)線中，設(shè)置在第1位置和第2位置之間，用來(lái)減小通過(guò)的常模信號(hào)的波峰值。
在本發(fā)明的常模信號(hào)抑制電路中，常模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置和第2位置之間的位置之外，當(dāng)位于比接近第1位置更接近第2位置的位置時(shí)，反相信號(hào)傳送裝置檢測(cè)常模信號(hào)，并將與檢測(cè)到的常模信號(hào)反相的反相信號(hào)供給到第2電感元件，第2電感元件經(jīng)由第1電感元件將反相信號(hào)注入到一根導(dǎo)線。由此，在1根導(dǎo)線中，從第1位置在常模信號(hào)的行進(jìn)方向前方抑制常模信號(hào)。
另外，在本發(fā)明的常模信號(hào)抑制電路中，常模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置和第2位置之間的位置之外，當(dāng)位于比接近第2位置更接近第1位置的位置時(shí)，第2電感元件檢測(cè)常模信號(hào)，反相信號(hào)傳送裝置將與由第2電感元件所檢測(cè)到的常模信號(hào)反相的反相信號(hào)注入到一根導(dǎo)線。由此，在1根導(dǎo)線中，從第2位置在常模信號(hào)的行進(jìn)方向前方抑制常模信號(hào)。
另外，在本發(fā)明的常模信號(hào)抑制電路中，利用阻抗元件來(lái)減小通過(guò)的常模信號(hào)的波峰值。由此，可以減小經(jīng)由阻抗元件傳輸?shù)某ＤＰ盘?hào)的波峰值與經(jīng)由反相信號(hào)傳送裝置注入到一根導(dǎo)線的反相信號(hào)的波峰值的差。
在本發(fā)明的常模信號(hào)抑制電路中，反相信號(hào)傳送裝置也可以具有使常模信號(hào)通過(guò)的高通濾波器。該高通濾波器也可以包含有電容器。另外，高通濾波器也可以包含復(fù)合的多個(gè)電容器。
另外，在本發(fā)明的常模信號(hào)抑制電路中，阻抗元件也可以具有插入在一根導(dǎo)線上的第3電感元件。該第3電感元件的電感可以大于等于0.3μH。
另外，在本發(fā)明的常模信號(hào)抑制電路中，第1電感元件和第2電感元件的耦合系數(shù)可以大于等于0.7。
本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)經(jīng)由以下說(shuō)明即可充分明白。
圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路的基本結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖2是表示圖1所示的共模信號(hào)抑制電路的具體結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。
圖3是用于說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的由共模信號(hào)抑制電路抑制共模信號(hào)的原理的電路圖。
圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路的作用的電路圖。
圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路的基本結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖6是表示圖5所示的共模信號(hào)抑制電路的具體結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。
圖7是用于說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路的作用的電路圖。
圖8是表示分別對(duì)比較例的電路和圖6所示的共模信號(hào)抑制電路進(jìn)行模擬所求得的增益的頻率特性的特性圖。
圖9是表示分別對(duì)比較例的電路和圖6所示的共模信號(hào)抑制電路進(jìn)行模擬所求得的增益的頻率特性的特性圖。
圖10是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的常模信號(hào)抑制電路的基本結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖11是表示圖10所示的常模信號(hào)抑制電路的具體結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。
圖12是表示從圖11所示的結(jié)構(gòu)中除去第3電感元件后的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖13是表示在圖11所示的常模信號(hào)抑制電路中連接了常模信號(hào)產(chǎn)生源和負(fù)載后的電路的電路圖。
圖14是表示分別對(duì)比較例的電路和圖11所示的常模信號(hào)抑制電路進(jìn)行模擬所求得的增益的頻率特性的特性圖。
圖15是表示分別對(duì)比較倒的電路和圖11所示的常模信號(hào)抑制電路進(jìn)行模擬所求得的增益的頻率特性的特性圖。
圖16是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的常模信號(hào)抑制電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。
圖17是表示用以減小共模噪聲的LC濾波器的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。
圖18是表示用以減小常模噪聲的LC濾波器的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示本發(fā)明的第1實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路的基本結(jié)構(gòu)的電路圖。本實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路具備一對(duì)端子1a、1b，另一對(duì)端子2a、2b，連接在端子1a、2a之間的導(dǎo)線3，以及連接在端子1b、2b之間的導(dǎo)線4。該共模信號(hào)抑制電路連接在用以輸送交流電或直流電的電力線上。電力線包含2根電導(dǎo)線。共模信號(hào)抑制電路插入在2根電導(dǎo)線途中。端子1a、2a連接到一根電導(dǎo)線上，端子1b、2b連接到另一根電導(dǎo)線上。成為共模信號(hào)抑制電路的抑制對(duì)象的共模信號(hào)的產(chǎn)生源，連接到端子1a、1b或端子2a、2b上。因此，成為抑制對(duì)象的共模信號(hào)，從端子1a、1b或端子2a、2b輸入到共模信號(hào)抑制電路。
這里的共模信號(hào)是指在2根電導(dǎo)線以相同相位傳輸?shù)男盘?hào)。在成為抑制對(duì)象的共模信號(hào)中，有噪聲或不需要的通信信號(hào)。
共模信號(hào)抑制電路還具備第1繞組11，在指定的第1位置A處插入導(dǎo)線3；第2繞組12，在與第1位置A相對(duì)應(yīng)的第2位置B處插入導(dǎo)線4并經(jīng)由磁芯10耦合到第1繞組11上，與第1繞組11協(xié)同來(lái)抑制共模信號(hào)；第3繞組13，經(jīng)由磁芯10耦合到第1繞組11和第2繞組12上，用來(lái)使第1繞組11和第2繞組12之間產(chǎn)生互感。例如，繞組11、12、13的圈數(shù)相等。磁芯10、第1繞組11和第2繞組12構(gòu)成了共模扼流線圈。即，繞組11、12卷繞在磁芯10上，其方向是當(dāng)在繞組11、12上有常模電流流動(dòng)時(shí)，使在各繞組11、12中流動(dòng)的電流在磁芯10中所感應(yīng)產(chǎn)生的磁通互相抵消。由此，繞組11、12抑制共模信號(hào)，并使常模信號(hào)通過(guò)。
共模信號(hào)抑制電路還具備反相信號(hào)傳送電路15，連接到第3繞組13上，并在與第1位置A不同的第3位置C處連接到導(dǎo)線3上，進(jìn)而，在與第3位置C相對(duì)應(yīng)、與第2位置B不同的第4位置D處連接到導(dǎo)線4上，傳送用以抑制共模信號(hào)的反相信號(hào)。反相信號(hào)傳送電路15具有第1至第3端子。第1端子在第3位置C處連接到導(dǎo)線3上。第2端子在第4位置D處連接到導(dǎo)線4上。第3端子連接到第3繞組13的一端上。第3繞組13的另一端接地。反相信號(hào)傳送電路15對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的反相信號(hào)傳送裝置。
圖2是表示圖1所示的共模信號(hào)抑制電路的具體結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。在該例子中，反相信號(hào)傳送電路15由高通濾波器15A構(gòu)成，用來(lái)使共模信號(hào)或反相信號(hào)中頻率等于或超過(guò)規(guī)定值的信號(hào)通過(guò)。高通濾波器15A包含電容器51、52。電容器51的一端在位置C處連接到導(dǎo)線3上。電容器52的一端在位置D處連接到導(dǎo)線4上。電容器51的另一端和電容器52的另一端連接到第3繞組13的一端。
下面說(shuō)明本實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路的作用。首先，說(shuō)明共模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置A和第3位置C之間的位置及第2位置B和第4位置D之間的位置之外，位于比接近第1和第2位置A、B更接近第3和第4位置C、D的位置時(shí)的共模信號(hào)抑制電路的作用。在這種情況下，反相信號(hào)傳送電路15在第3和第4位置C、D處檢測(cè)共模信號(hào)，同時(shí)，將與檢測(cè)到的共模信號(hào)反相的反相信號(hào)供給到第3繞組13。第3繞組13在第1和第2位置A、B處，經(jīng)由第1繞組11和第2繞組12，將反相信號(hào)注入到2根導(dǎo)線3、4。由此，在2根導(dǎo)線3、4中，從第1和第2位置A、B處在共模信號(hào)的行進(jìn)方向前方抑制共模信號(hào)。
其次，說(shuō)明共模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置A和第3位置C之間的位置及第2位置B和第4位置D之間的位置之外，位于比接近第3和第4位置C、D更接近第1和第2位置A、B的位置時(shí)的共模信號(hào)抑制電路的作用。在這種情況下，第3繞組13在第1和第2位置A、B處，檢測(cè)導(dǎo)線3、4上的共模信號(hào)。反相信號(hào)傳送電路15在第3和第4位置C、D處，將與由第3繞組13所檢測(cè)到的共模信號(hào)反相的反相信號(hào)注入2根導(dǎo)線3、4。由此，在2根導(dǎo)線3、4中，從第3和第4位置C、D處在共模信號(hào)的行進(jìn)方向前方抑制共模信號(hào)。
下面參照?qǐng)D3說(shuō)明利用本實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路抑制共模信號(hào)的原理。這里所說(shuō)明的情況是，共模信號(hào)的產(chǎn)生源位于比接近第1和第2位置A、B更接近第3和第4位置C、D的位置。圖3表示了與圖2結(jié)構(gòu)相同的共模信號(hào)抑制電路。在以下的說(shuō)明中，將高通濾波器15A(電容器51、52)的阻抗設(shè)為0，同時(shí)，例如繞組11～13的各個(gè)圈數(shù)全部相等，而且繞組11、12與繞組13的耦合系數(shù)設(shè)為1。
這里所考慮的情況是，在圖3所示的共模信號(hào)抑制電路中，將對(duì)接地GND的電位產(chǎn)生電位差Vin1的共模信號(hào)輸入到了端子1a、1b。當(dāng)共模信號(hào)的頻率為高通濾波器15A的通過(guò)頻帶內(nèi)的頻率時(shí)，共模信號(hào)就會(huì)通過(guò)高通濾波器15A，此時(shí)，由于電容器51、52的作用，相位偏移180°。其結(jié)果是，第3繞組13的兩端之間產(chǎn)生電位差-Vinl。與此第3繞組13的兩端之間產(chǎn)生的電位差-Vin1相對(duì)應(yīng)，第1繞組11的兩端之間及第2繞組12的兩端之間也產(chǎn)生電位差-Vin1。當(dāng)?shù)仉娢籊ND與端子2a、2b的電位差為Vo1時(shí)，可以下式表示。
Vo1＝Vin1+(-Vin1)＝0這樣，根據(jù)圖3所示的共模信號(hào)抑制電路，如果高通濾波器15A的阻抗為0且繞組11、12和繞組13的耦合系數(shù)為1，就能夠與高通濾波器15A的通過(guò)頻帶內(nèi)的頻率無(wú)關(guān)地將共模信號(hào)完全除去。不過(guò)，實(shí)際上高通濾波器15A的阻抗不會(huì)為0，繞組11、12和繞組13的耦合系數(shù)也小于1。因此，利用圖3所示的共模信號(hào)抑制電路，不能完全除去共模信號(hào)。雖然如此，借助于本實(shí)施方式，仍能夠在較寬的頻率范圍內(nèi)有效地抑制共模信號(hào)，并且能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可小型化的共模信號(hào)抑制電路。
下面參照?qǐng)D4詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路的作用。圖4只表示了圖2所示的共模信號(hào)抑制電路之中與通過(guò)導(dǎo)線3的信號(hào)的抑制相關(guān)的部分。圖4所示的電路具有端子1a、2a，第1繞組11，第3繞組13，和電容器51。另外，在圖4所示的電路中連接有共模信號(hào)產(chǎn)生源21和負(fù)載22。共模信號(hào)產(chǎn)生源21連接在端子1a和地電位GND之間，在兩者之間產(chǎn)生電位差Vin1。負(fù)載22連接在端子2a和地電位GND之間，具有阻抗Zo1。
在圖4所示的電路中，第3繞組13的電感為L(zhǎng)11，第1繞組11的電感為L(zhǎng)12，電容器51的電容為C11。另外，通過(guò)電容器51和第3繞組13的電流為i11，該電流i11的通路的阻抗總和為Z1。另外，通過(guò)第1繞組11的電流為i12，該電流i12的通路的阻抗總和為Z2。
另外，第1繞組11和第3繞組13之間的互感為M，兩者的耦合系數(shù)為K。耦合系數(shù)K以下列算式(1)表示。
K=M/(L11·L12)......(1)]]>上述的阻抗總和Z1、Z2分別以下列算式(2)、(3)表示。此外，j表示 ω表示共模信號(hào)的角頻率。
Z1＝j(luò)(ωL11-1/ωC11) ......(2)Z2＝Zo1+jωL12 ......(3)另外，電位差Vin1以下列算式(4)、(5)表示。
Vin1＝Z1·i11+jωM·i12......(4)Vin1＝Z2·i12+jωM·i11......(5)以下，根據(jù)算式(2)～(5)，求取不包含電流i11的電流i12的表達(dá)式。為此，首先，從算式(4)推導(dǎo)出下列算式(6)。
i11＝(Vin1-jωM·i12)/Z1 ......(6)其次，將算式(6)代入算式(5)，即得下列算式(7)。
i12＝Vin1(Z1-jωM)/(Z1·Z2+ω2·M2) ......(7)利用圖4所示的電路抑制共模信號(hào)，可以說(shuō)就是要減小算式(7)所示的電流i12。根據(jù)算式(7)，算式(7)右邊的分母越大，電流i12越小。因此，考察算式(7)右邊的分母(Z1·Z2+ω2·M2)。
首先，Z1如算式(2)所示，第3繞組13的電感L11越大Z1變得越大，同時(shí)，電容器51的電容C11越大Z1變得越大。
其次，Z2如算式(3)所示，第1繞組11的電感L12越大Z2變得越大。因此，如果使電感L12變大，就能夠使電流i12變小。
另外，算式(7)右邊的分母中包含ω2·M2，因此通過(guò)加大互感M，可以使電流i12變小。由算式(1)可知，由于耦合系數(shù)K與互感M成正比，所以如果使耦合系數(shù)K變大，利用圖4所示的電路進(jìn)行的共模信號(hào)抑制的效果就會(huì)變大。由于互感M以平方的形式包含在算式(7)右邊的分母中，所以利用耦合系數(shù)K的值可以使共模信號(hào)的抑制效果大幅度變化。
以上的說(shuō)明同樣適用于圖2所示的共模信號(hào)抑制電路之中與通過(guò)導(dǎo)線4的信號(hào)的抑制相關(guān)的部分。
另外，當(dāng)共模信號(hào)的產(chǎn)生源位于比接近第3和第4位置C、D更接近第1和第2位置A、B的位置時(shí)，第3繞組13和反相信號(hào)傳送電路15的作用與使用圖3和圖4所做的說(shuō)明相反。但是，在這種情況下，上述的說(shuō)明也同樣適用。
如上所說(shuō)明，本實(shí)施方式能夠在寬廣的頻率范圍內(nèi)有效地抑制共模信號(hào)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)可小型化的共模信號(hào)抑制電路。
另外，本實(shí)施方式與現(xiàn)有的EMI濾波器相比，零件數(shù)目少、價(jià)格便宜，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)共模信號(hào)的抑制效果大的共模信號(hào)抑制電路。
另外，在本實(shí)施方式中，在使用電容器51、52構(gòu)成反相信號(hào)傳送電路15的情況下，能夠只使用電容器51、52來(lái)檢測(cè)共模信號(hào)，并生成與該檢測(cè)到的共模信號(hào)反相的反相信號(hào)。因此，在這種情況下，能夠使零件數(shù)目更少。
此外，本實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路可以用來(lái)作為減小電變換電路所產(chǎn)生的波動(dòng)電壓或噪聲的裝置，或用來(lái)作為減少電線通信中的電力線上的噪聲、及防止室內(nèi)電力線上的通信信號(hào)泄漏到室外電力線的裝置。
圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路的基本結(jié)構(gòu)的電路圖。本實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路是在第1實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路中增加阻抗元件16而構(gòu)成的。阻抗元件16設(shè)置在導(dǎo)線3、4上第1位置A和第3位置C之間的位置及第2位置B和第4位置D之間的位置。另外，阻抗元件16減小了所通過(guò)的共模信號(hào)的波峰值。由此，本實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路使經(jīng)由阻抗元件16傳輸?shù)墓材Ｐ盘?hào)的波峰值與經(jīng)由反相信號(hào)傳送電路15注入到導(dǎo)線3、4的反相信號(hào)的波峰值的差減小。其結(jié)果是，借助于本實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路，能夠在更寬廣的頻率范圍內(nèi)更有效地抑制共模信號(hào)。
圖6是表示圖5所示的共模信號(hào)抑制電路的具體結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。在該例子中，與圖2所示的例子相同，反相信號(hào)傳送電路15由高通濾波器15A構(gòu)成。高通濾波器15A包含電容器51、52。
另外，在圖6所示的例子中，阻抗元件16具有第4繞組61，插入在導(dǎo)線3；第5繞組62，插入在導(dǎo)線4，同時(shí)經(jīng)由磁芯60耦合到第4繞組61上，與第4繞組61協(xié)同來(lái)抑制共模信號(hào)。例如，繞組61、62的圈數(shù)相等。磁芯60和繞組61、62構(gòu)成了共模扼流線圈。即，繞組61、62卷繞在磁芯60上，其方向是當(dāng)在繞組61、62上有常模電流流動(dòng)時(shí)，使在各繞組61、62中流動(dòng)的電流在磁芯60中所感應(yīng)產(chǎn)生的磁通互相抵消。由此，繞組61、62抑制共模信號(hào)，并使常模信號(hào)通過(guò)。
下面參照?qǐng)D7詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路的作用。圖7只表示了圖6所示的共模信號(hào)抑制電路之中與通過(guò)導(dǎo)線3的信號(hào)的抑制相關(guān)的部分。圖7所示的電路具有端子1a、2a，第1繞組11，第3繞組13，電容器51，和第4繞組61。另外，在圖7所示的電路中連接了共模信號(hào)產(chǎn)生源21和負(fù)載22。共模信號(hào)產(chǎn)生源21連接在端子1a和地電位GND之間，在兩者之間產(chǎn)生電位差Vin1。負(fù)載22連接在端子2a和地電位GND之間，具有阻抗Zo1。
在圖7所示的電路中，第3繞組13的電感為L(zhǎng)11，第1繞組11的電感為L(zhǎng)12，電容器51的電容為C11，第4繞組61的電感為L(zhǎng)21。另外，通過(guò)電容器51和第3繞組13的電流為i11，該電流i11的通路的阻抗總和為Z1。另外，通過(guò)第4繞組61和第1繞組11的電流為i12，該電流i12的通路的阻抗總和為Z2。另外，第1繞組11和第3繞組13之間的互感為M，兩者的耦合系數(shù)為K。耦合系數(shù)K以先前的算式(1)表示。
在本實(shí)施方式中，阻抗的總和Z1以先前的算式(2)表示，阻抗的總和Z2以下列的算式(8)表示。
Z2＝Zo1+jω(L12+L21) ......(8)另外，電位差Vin1以先前的算式(4)、(5)表示。與第1實(shí)施方式一樣，在本實(shí)施方式中，不包含電流i11，電流i12的表達(dá)式為先前的算式(7)。
利用圖7所示的電路抑制共模信號(hào)，可以說(shuō)就是要減小算式(7)所示的電流i12。根據(jù)算式(7)，算式(7)右邊的分母越大，電流i12越小。因此，考察算式(7)右邊的分母(Z1·Z2+ω2·M2)。
首先，Z1如算式(2)所示，第3繞組13的電感L11越大Z1變得越大，同時(shí)，電容器51的電容C11越大Z1變得越大。這點(diǎn)與第1
其次，在圖7所示的電路中，因?yàn)閆2如算式(8)所示，所以第1繞組11的電感L12與第4繞組61的電感L21之和越大Z2變得越大。因此，如果使電感L12和電感L21的至少一個(gè)變大，就可以使電流i12變小。另外，由(7)可知，只利用第1繞組11也可以抑制共模信號(hào)，但是加上第4繞組61可以更進(jìn)一步抑制共模信號(hào)。
另外，與第1實(shí)施方式一樣，通過(guò)加大互感M，可以使電流i12變小。
以上的說(shuō)明同樣適用于圖6所示的共模信號(hào)抑制電路之中與通過(guò)導(dǎo)線4的信號(hào)的抑制相關(guān)的部分。
另外，當(dāng)共模信號(hào)的產(chǎn)生源位于比接近第3和第4位置C、D更接近第1和第2位置A、B的位置時(shí)，第3繞組13和反相信號(hào)傳送電路15的作用與使用圖7所做的說(shuō)明相反。但是，在這種情況下，上述的說(shuō)明也同樣適用。
下面參照?qǐng)D8說(shuō)明通過(guò)模擬圖6所示的共模信號(hào)抑制電路中繞組61、62的電感與共模信號(hào)抑制效果的關(guān)系所得的調(diào)查結(jié)果。圖8表示了分別對(duì)比較例的電路和圖6所示的共模信號(hào)抑制電路進(jìn)行模擬所求得的增益的頻率特性。
比較例的電路具備一對(duì)端子1a、1b；另一對(duì)端子2a、2b；一端連接到端子1a、另一端連接到端子2a的第1電感元件；一端連接到端子1b、另一端連接到端子2b的第2電感元件。在圖8中符號(hào)31所示的線表示了上述第1和第2電感元件的電感均為33μH時(shí)比較例的電路特性。另外，在圖8中符號(hào)32所示的線表示了上述第1和第2電感元件的電感均為90μH時(shí)，比較例的電路特性。
在圖8中符號(hào)33～38所示的各條線分別表示了圖6所示的共模信號(hào)抑制電路的特性。在模擬時(shí)，使電容器51、52的電容均為1000pF，第1繞組11、第2繞組12和第3繞組13的各電感均為30μH，繞組11、12和繞組13的耦合系數(shù)為0.995。此外，0.995這個(gè)值是可以實(shí)現(xiàn)的耦合系數(shù)值。
在模擬時(shí)，當(dāng)共模信號(hào)的產(chǎn)生源位于接近第1和第2位置A、B處時(shí)，以及當(dāng)共模信號(hào)的產(chǎn)生源位于接近第3和第4位置C、D處時(shí)，共模信號(hào)抑制電路的特性沒(méi)有差別。
符號(hào)33所示的線表示了繞組61、62的電感均為0時(shí)的特性。此外，這種情況下圖6所示的共模信號(hào)抑制電路的結(jié)構(gòu)與圖2所示的共模信號(hào)抑制電路相同。符號(hào)34所示的線表示了繞組61、62的電感均為0.3μH時(shí)的特性。符號(hào)35所示的線表示了繞組61、62的電感均為3μH時(shí)的特性。符號(hào)36所示的線表示了繞組61、62的電感均為30μH時(shí)的特性。符號(hào)37所示的線表示了繞組61、62的電感均為60μH時(shí)的特性。符號(hào)38所示的線表示了繞組61、62的電感均為600μH時(shí)的特性。
下面考察圖8所示的模擬的結(jié)果。首先，通過(guò)比較符號(hào)31、32、35所示的各條線可知，第1繞組11的電感為30μH、第4繞組61的電感為3μH、其和為33μH的共模信號(hào)抑制電路，與電感元件的電感為33μH的比較例的電路相比，在大約大于等于1MHz的頻率范圍內(nèi)，共模信號(hào)的抑制效果更大。另外，該共模信號(hào)抑制電路與電感元件的電感為90μH的比較例的電路相比，在大約大于等于3MHz的頻率范圍內(nèi)，共模信號(hào)的抑制效果更大。另外，由此，借助于本實(shí)施方式，與比較例相比，能夠使電感元件小型化，其結(jié)果是，電路本身也有可能小型化。
下面考察圖8所示的模擬的結(jié)果。首先，通過(guò)比較符號(hào)31、32、35所示的各條線可知，第1繞組11的電感為30μH、第4繞組61的電感為3μH、其和為33μH的共模信號(hào)抑制電路，與電感元件的電感為33μH的比較例的電路相比，在大約大于等于1MHz的頻率范圍內(nèi)，共模信號(hào)的抑制效果更大。另外，該共模信號(hào)抑制電路與電感元件的電感為90μH的比較例的電路相比，在大約大于等于3MHz的頻率范圍內(nèi)，共模信號(hào)的抑制效果更大。另外，由此，借助于本實(shí)施方式，與比較例相比，能夠使電感元件小型化，其結(jié)果是，電路本身也有可能小型化。
另外，如果將符號(hào)31所示的線與符號(hào)33所示的線相比較，在繞組61、62的電感為0時(shí)，即沒(méi)有阻抗元件16時(shí)，也能夠獲得共模信號(hào)的抑制效果。
但是，比較符號(hào)33～38所示的各條線可知，與不設(shè)置阻抗元件16相比，設(shè)置阻抗元件16后共模信號(hào)的抑制效果變大。而且，繞組61、62的電感越大，共模信號(hào)的抑制效果越大。但是，繞組61、62的電感越大，阻抗元件16的形狀越大。因此，如果繞組61、62的電感超過(guò)600μH，其實(shí)用性變差。在繞組11～13的電感為30μH時(shí)可知，如果繞組61、62的電感為30μH或60μH，就能夠獲得充分的共模信號(hào)的抑制效果。因此，可以認(rèn)為繞組61、62的電感為30μH或60μH即可。另外，繞組61、62的電感最好是與繞組11～13的電感相同程度的值。
當(dāng)從圖8考察時(shí)，繞組61、62的電感較好為大于等于0.3μH、小于等于600μH，更好為大于等于3μH、小于等于60μH，最好是大于等于3μH、小于等于30μH。
下面參照?qǐng)D9說(shuō)明通過(guò)模擬圖6所示的共模信號(hào)抑制電路中繞組11、12與繞組13的耦合系數(shù)與共模信號(hào)抑制效果的關(guān)系所得的調(diào)查結(jié)果。圖9表示了分別對(duì)上述的比較例的電路和圖6所示的共模信號(hào)抑制電路進(jìn)行模擬所求得的增益的頻率特性。
圖9中符號(hào)41、42所示的各條線表示了在與圖8中符號(hào)31、32所示的各條線的情況的相同條件下比較例的電路特性。
在圖9中符號(hào)43～46所示的各條線分別表示了圖6所示的共模信號(hào)抑制電路的特性。在模擬時(shí)，使電容器51、52的電容為1000pF，繞組11、12、13、61、62的各電感全部為30μH。符號(hào)43～46所示的各條線分別表示了使繞組11、12與繞組13的耦合系數(shù)為0.7、0.9、0.995、1時(shí)的特性。
下面考察圖9所示的模擬的結(jié)果。首先，在共模信號(hào)抑制電路中，如果耦合系數(shù)大于等于0.7，就可以獲得比該比較例的電路大的共模信號(hào)抑制效果。耦合系數(shù)越大，共模信號(hào)的抑制效果越大。當(dāng)從圖9考察時(shí)，耦合系數(shù)較好為大于等于0.7，更好為大于等于0.9，最好為大于等于0.995。
如上所說(shuō)明，本實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路與第1實(shí)施方式的共模信號(hào)抑制電路相比，能夠在更寬廣的頻率范圍內(nèi)更有效地抑制共模信號(hào)。
本實(shí)施方式的其他結(jié)構(gòu)、作用和效果與第1實(shí)施方式相同。
圖10是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式的常模信號(hào)抑制電路的基本結(jié)構(gòu)的電路圖。本實(shí)施方式的常模信號(hào)抑制電路具備一對(duì)端子101a、101b，另一對(duì)端子102a、102b，連接在端子101a、102a之間的導(dǎo)線103，以及連接在端子101b、102b之間的導(dǎo)線104。該常模信號(hào)抑制電路連接在用以輸送交流電或直流電的電力線。電力線包含2根電導(dǎo)線。常模信號(hào)抑制電路插入在2根電導(dǎo)線途中。端子101a、102a連接到一根電導(dǎo)線，端子101b、102b連接到另一根電導(dǎo)線。成為常模信號(hào)抑制電路的抑制對(duì)象的常模信號(hào)的產(chǎn)生源，連接到端子101a、101b或端子102a、102b。因此，成為抑制對(duì)象的常模信號(hào)，從端子101a、101b或端子102a、102b輸入到常模信號(hào)抑制電路。
這里所說(shuō)的常模信號(hào)是指利用2根電導(dǎo)線傳送、在2根電導(dǎo)線之間產(chǎn)生電位差的信號(hào)。在成為抑制對(duì)象的常模信號(hào)中，存在噪聲或不需要的通信信號(hào)。
常模信號(hào)抑制電路進(jìn)一步具備第1電感元件111，在指定的第1位置E處插入導(dǎo)線103；第2電感元件112，經(jīng)由磁芯113耦合到第1電感元件111，以使其與第1電感元件111之間產(chǎn)生互感。電感元件111、112分別具有繞組，該繞組的圈數(shù)比為例如1∶1。
常模信號(hào)抑制電路進(jìn)一步具備反相信號(hào)傳送電路115，連接到第2電感元件112，同時(shí)在與第1位置E不同的位置F處連接到導(dǎo)線103上，用來(lái)傳送用以抑制常模信號(hào)的反相信號(hào)。反相信號(hào)傳送電路115的一端在位置F處連接到導(dǎo)線103上。反相信號(hào)傳送電路115的另一端連接到第2電感元件112的一端。第2電感元件112的另一端連接到導(dǎo)線104。反相信號(hào)傳送電路115對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的反相信號(hào)傳送裝置。
常模信號(hào)抑制電路進(jìn)一步具備阻抗元件116，在導(dǎo)線103，設(shè)置在第1位置E和第2位置F之間，用來(lái)減小通過(guò)那里的常模信號(hào)的波峰值。
圖11是表示圖10所示的常模信號(hào)抑制電路的具體結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的電路圖。在該例子中，反相信號(hào)傳送電路115由高通濾波器115A構(gòu)成，用來(lái)使常模信號(hào)或反相信號(hào)中頻率等于或超過(guò)指定值的信號(hào)通過(guò)。高通濾波器115A包含電容器115a。電容器115a的一端在位置F處連接到導(dǎo)線103上。電容器115a的另一端連接到第2電感元件112的一端。
另外，在圖11所示例子中，阻抗元件116由第3電感元件116A構(gòu)成。第3電感元件116A的一端連接到端子101a，另一端連接到第1電感元件111的一端。
下面說(shuō)明本實(shí)施方式的常模信號(hào)抑制電路的作用。首先說(shuō)明常模信號(hào)的產(chǎn)生源在除了第1位置E和第2位置F之間的位置之外，位于比接近第1位置E更接近第2位置F的位置時(shí)常模信號(hào)抑制電路的作用。在這種情況下，反相信號(hào)傳送電路115在第2位置F處檢測(cè)導(dǎo)線103上的常模信號(hào)，同時(shí)，將與檢測(cè)到的常模信號(hào)反相的反相信號(hào)供給到第2電感元件112。第2電感元件112在第1位置E經(jīng)由第1電感元件111將反相信號(hào)注入到導(dǎo)線103。由此，在導(dǎo)線103中，從第1位置E在常模信號(hào)的行進(jìn)方向前方抑制常模信號(hào)。
其次說(shuō)明常模信號(hào)的產(chǎn)生源在除了第1位置E和第2位置F之間的位置之外，位于比接近第2位置F更接近第1位置E的位置時(shí)常模信號(hào)抑制電路的作用。在這種情況下，第2電感元件112在第1位置E檢測(cè)導(dǎo)線103上的常模信號(hào)。反相信號(hào)傳送電路115在第2位置F將與由第2電感元件112所檢測(cè)到的常模信號(hào)反相的反相信號(hào)注入到導(dǎo)線103。由此，在導(dǎo)線103中，從第2位置F在常模信號(hào)的行進(jìn)方向前方抑制常模信號(hào)。
另外，在本實(shí)施方式中，使用阻抗元件116來(lái)減小通過(guò)那里的信號(hào)的波峰值。由此，可以減小經(jīng)由阻抗元件116傳輸?shù)某ＤＰ盘?hào)的波峰值與經(jīng)由反相信號(hào)傳送電路115注入到導(dǎo)線103的反相信號(hào)的波峰值之間的差值。
下面參照?qǐng)D12說(shuō)明利用本實(shí)施方式的常模信號(hào)抑制電路抑制常模信號(hào)的原理。這里說(shuō)明常模信號(hào)的產(chǎn)生源位于比接近第1位置E更接近第2位置F的位置時(shí)的情況。圖12表示了從圖11所示的結(jié)構(gòu)中除去第3電感元件116A后的結(jié)構(gòu)。在以下的說(shuō)明中，高通濾波器115A(電容器115a)的阻抗為0，同時(shí)，第1電感元件111和第2電感元件112的繞組的圈數(shù)比為例如1∶1，而且第1電感元件111和第2電感元件112的耦合系數(shù)為1。
這里考慮的情況是，在圖12所示的電路中，將在端子101a、101b之間產(chǎn)生電位差Vin2的常模信號(hào)輸入到端子101a、101b。當(dāng)常模信號(hào)的頻率為高通濾波器115A的通過(guò)頻帶內(nèi)的頻率時(shí)，常模信號(hào)就會(huì)通過(guò)高通濾波器115A，此時(shí)，由于電容器115a的作用，相位偏移180°。其結(jié)果是，第2電感元件112的兩端之間產(chǎn)生電位差-Vin2。與該第2電感元件112兩端之間產(chǎn)生的電位差-Vin2相對(duì)應(yīng)，第1電感元件111兩端之間也產(chǎn)生電位差-Vin2。如果端子102a、102b之間的電位差為Vo2，則可表示為以下算式。
Vo2＝Vin2+(-Vin2)＝0利用圖12所示的這種電路，如果高通濾波器115A的阻抗為0且第1電感元件111與第2電感元件112的耦合系數(shù)為1，就能夠與高通濾波器115A的通過(guò)頻帶內(nèi)的頻率無(wú)關(guān)地將常模信號(hào)完全除去。
但是，實(shí)際上高通濾波器115A的阻抗不會(huì)為0，而是根據(jù)頻率而變化。特別是在利用電容器115a構(gòu)成高通濾波器115A的情況下，利用電容器115a與第2電感元件112構(gòu)成串聯(lián)共振電路。因此，包含該電容器115a與第2電感元件112的信號(hào)通路的阻抗，僅在串聯(lián)共振電路的共振頻率附近的狹窄的頻率范圍內(nèi)變小。其結(jié)果是，在圖12所示的電路中，只能在狹窄的頻率范圍內(nèi)減小常模信號(hào)。
另外，第1電感元件111與第2電感元件112的耦合系數(shù)實(shí)際上小于1。因此，在第1電感元件111不會(huì)產(chǎn)生與供給到第2電感元件112相同值的電壓。
因此，在圖12所示的電路中，難以在寬廣范圍內(nèi)有效地抑制常模信號(hào)。
在本實(shí)施方式的常模信號(hào)抑制電路中，在導(dǎo)線103第1位置E和第2位置F之間設(shè)置阻抗元件116，用以減小通過(guò)的常模信號(hào)的波峰值。由此，在常模信號(hào)抑制電路中，可以減小經(jīng)由阻抗元件116傳輸?shù)某ＤＰ盘?hào)的波峰值與經(jīng)由反相信號(hào)傳送電路115注入到導(dǎo)線103的反相信號(hào)的波峰值之間的差值。其結(jié)果是，利用該常模信號(hào)抑制電路，可以在寬廣的頻率范圍內(nèi)有效地抑制常模信號(hào)。
下面參照?qǐng)D13詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施方式的常模信號(hào)抑制電路的作用。圖13是表示在圖11所示的常模信號(hào)抑制電路中連接了常模信號(hào)產(chǎn)生源121和負(fù)載122后的電路的電路圖。常模信號(hào)產(chǎn)生源121連接到端子101a、101b之間，用來(lái)在端子101a、101b之間產(chǎn)生電位差Vin2。負(fù)載122連接在端子102a、102b之間，具有阻抗Zo2。
在圖13所示的電路中，使第2電感元件112的電感為L(zhǎng)31，第1電感元件111的電感為L(zhǎng)32，電容器115a的電容為C21，第3電感元件116A的電感為L(zhǎng)41。另外，使通過(guò)電容器115a和第2電感元件112的電流為i21，該電流i21的通路的阻抗總和為Z3。另外，通過(guò)第3電感元件116A和第1電感元件111的電流為i22，該電流i22的通路的阻抗總和為Z4。
另外，第1電感元件111和第2電感元件112之間的互感為M，兩者的耦合系數(shù)為K。耦合系數(shù)K以下列算式(9)表示。
K=M/(L31·L32)......(9)]]>上述的阻抗總和Z3、Z4分別以下列算式(10)、(11)表示。此外，j表示 ω表示常模信號(hào)的角頻率。
Z3＝j(luò)(ωL31-1/ωC21)......(10)Z4＝Zo2+jω(L32+L41) ......(11)另外，電位差Vin2以下列算式(12)、(13)表示。
Vin2＝Z3·i21+jωM·i22......(12)Vin2＝Z4·i22+jωM·i21......(13)以下，根據(jù)算式(10)～(13)，求取不包含電流i21的電流i22的表達(dá)式。為此，首先，從算式(12)推導(dǎo)出下列算式(14)。
i21＝(Vin2-jωM·i22)/Z3 ......(14)其次，將算式(14)代入算式(13)，即得下列算式(15)。
i22＝Vin2(Z3-jωM)/(Z3·Z4+ω2·M2) ......(15)利用圖13所示的常模信號(hào)抑制電路抑制常模信號(hào)，可以說(shuō)就是要減小算式(15)所示的電流i22。根據(jù)算式(15)，算式(15)右邊的分母越大，電流i22越小。因此，考察算式(15)右邊的分母(Z3·Z4+ω2·M2)。
首先，Z3如算式(10)所示，第2電感元件112的電感L31越大Z3變得越大，同時(shí)，電容器115a的電容C21越大Z3變得越大。
其次，Z4如算式(11)所示，第1電感元件111的電感L32與第3電感元件116A的電感L41之和越大Z4變得越大。因此，如果使電感L32和電感L41的至少一個(gè)變大，就可以使電流i22變小。另外，由(15)可知，只利用第1電感元件111也可以抑制常模信號(hào)，但是加上第3電感元件116A可以更進(jìn)一步抑制常模信號(hào)。
另外，算式(15)右邊的分母中包含ω2·M2，因此通過(guò)加大互感M，可以使電流i22變小。由算式(9)可知，由于耦合系數(shù)K與互感M成正比，所以如果使耦合系數(shù)K變大，利用圖13所示的常模信號(hào)抑制電路進(jìn)行的常模信號(hào)抑制的效果就會(huì)變大。由于互感M以平方的形式包含在算式(15)右邊的分母中，所以利用耦合系數(shù)K的值可以使常模信號(hào)的抑制效果大幅度變化。
此外，當(dāng)常模信號(hào)的產(chǎn)生源位于比接近第2位置F更接近第1位置E的位置時(shí)，第2電感元件112和反相信號(hào)傳送電路115的作用與使用圖12和圖13所做的說(shuō)明相反。但是，在這種情況下，上述的說(shuō)明也同樣適用。
下面參照?qǐng)D14說(shuō)明通過(guò)模擬圖11所示的常模信號(hào)抑制電路中第3電感元件116A的電感與常模信號(hào)抑制效果的關(guān)系所得的調(diào)查結(jié)果。圖14表示了分別對(duì)比較例的電路和圖11所示的常模信號(hào)抑制電路進(jìn)行模擬所求得的增益的頻率特性。
比較例的電路具備一對(duì)端子101a、101b；另一對(duì)端子102a、102b；一端連接到端子101a、另一端連接到端子102a的電感元件。在圖14中符號(hào)131所示的線表示了上述電感元件的電感均為33μH時(shí)，比較例的電路特性。另外，在圖14中符號(hào)132所示的線表示了上述電感元件的電感均為90μH時(shí)，比較例的電路特性。
在圖14中符號(hào)133～138所示的各條線分別表示了圖11所示的常模信號(hào)抑制電路的特性。在模擬時(shí)，使電容器115a的電容為0.01μF，第1電感元件111的電感和第2電感元件112的電感均為30μH，第1電感元件111與第2電感元件112的耦合系數(shù)為0.995。此外，0.995這個(gè)值是可以實(shí)現(xiàn)的耦合系數(shù)值。
在模擬時(shí)，當(dāng)常模信號(hào)的產(chǎn)生源位于接近第1位置E的位置處時(shí)，以及當(dāng)常模信號(hào)的產(chǎn)生源位于接近第2位置F的位置處時(shí)，常模信號(hào)抑制電路的特性沒(méi)有差別。
符號(hào)133所示的線表示了第3電感元件116A的電感為0時(shí)的特性。此外，這種情況下圖11所示的常模信號(hào)抑制電路的結(jié)構(gòu)與圖12所示的電路相同。符號(hào)134所示的線表示了第3電感元件116A的電感為0.3μH時(shí)的特性。符號(hào)135所示的線表示了第3電感元件116A的電感為3μH時(shí)的特性。符號(hào)136所示的線表示了第3電感元件116A的電感為30μH時(shí)的特性。符號(hào)137所示的線表示了第3電感元件116A的電感為60μH時(shí)的特性。符號(hào)138所示的線表示了第3電感元件116A的電感為600μH時(shí)的特性。
下面考察圖14所示的模擬的結(jié)果。首先，比較符號(hào)132所示的線和符號(hào)135所示的線可知，第1電感元件111的電感為30μH、第3電感元件116A的電感為3μH、它們的和為33μH的常模信號(hào)抑制電路，與電感元件的電感為90μH的比較例的電路相比，在大于等于1MHz的頻率范圍內(nèi)，常模信號(hào)的抑制效果更大。另外，因此，借助于本實(shí)施方式，與比較例相比，能夠使電感元件小型化，其結(jié)果是，電路本身也有可能小型化。
另外，如果比較符號(hào)133～138所示的各條線，則第3電感元件116A的電感越大，常模信號(hào)的抑制效果越大。但是，第3電感元件116A的電感越大，第3電感元件116A的形狀越大。因此，如果第3電感元件116A的電感超過(guò)600μH，其實(shí)用性即變差。當(dāng)?shù)?電感元件111的電感為30μH時(shí)可知，如果第3電感元件116A的電感為30μH或60μH，就能夠獲得充分的常模信號(hào)的抑制效果。因此，可以認(rèn)為第3電感元件116A的電感為30μH或60μH即可。另外，第3電感元件116A的電感最好是與第1電感元件111的電感相同程度的值。
另外，將符號(hào)131所示的線與符號(hào)134所示的線相比較可知，即使第3電感元件116A的電感為0.3μH程度時(shí)，也能夠獲得常模信號(hào)的抑制效果。
當(dāng)從圖14考察時(shí)，第3電感元件116A的電感較好為大于等于0.3μH、小于等于600μH，更好為大于等于3μH、小于等于60μH，最好是大于等于3μH、小于等于30μH。
下面參照?qǐng)D15說(shuō)明通過(guò)模擬圖11所示的常模信號(hào)抑制電路中第1電感元件111與第2電感元件112的耦合系數(shù)與常模信號(hào)抑制效果的關(guān)系所得的調(diào)查結(jié)果。圖15表示了分別對(duì)上述的比較例的電路和圖11所示的常模信號(hào)抑制電路進(jìn)行模擬所求得的增益的頻率特性。
圖15中符號(hào)141、142所示的各條線表示了在與圖14中符號(hào)131、132所示的各條線的情況的相同條件下比較例的電路特性。
在圖15中符號(hào)143～146所示的各條線分別表示了圖11所示的常模信號(hào)抑制電路的特性。在模擬時(shí)，使電容器115a的電容為0.01μF，第1電感元件111的電感、第2電感元件112的電感和第3電感元件116A的各個(gè)電感均為30μH。符號(hào)143～146所示的各條線分別表示了使第1電感元件111與第2電感元件112的耦合系數(shù)為0.7、0.9、0.995、1時(shí)的特性。
下面考察圖15所示的模擬的結(jié)果。首先，在常模信號(hào)抑制電路中，如果耦合系數(shù)大于等于0.7，就可以獲得比比較例的電路更大的常模信號(hào)抑制效果。耦合系數(shù)越大，常模信號(hào)的抑制效果越大。當(dāng)從圖15考察時(shí)，耦合系數(shù)較好為大于等于0.7，更好為大于等于0.9，最好為大于等于0.995。
如上所說(shuō)明，本實(shí)施方式能夠在寬廣的頻率范圍內(nèi)有效地抑制常模信號(hào)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)可小型化的常模信號(hào)抑制電路。
另外，本實(shí)施方式與現(xiàn)有的EMI濾波器相比，零件數(shù)目少、價(jià)格便宜，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)常模信號(hào)的抑制效果大的常模信號(hào)抑制電路。
另外，在本實(shí)施方式中，在使用電容器115a構(gòu)成反相信號(hào)傳送電路115的情況下，能夠只使用電容器115a來(lái)檢測(cè)常模信號(hào)，并生成與該檢測(cè)到的常模信號(hào)反相的反相信號(hào)。因此，在這種情況下，能夠使零件數(shù)目更少。
此外，本實(shí)施方式的常模信號(hào)抑制電路可以用來(lái)作為減小電變換電路所產(chǎn)生的波動(dòng)電壓或噪聲的裝置，或用來(lái)作為減少電線通信中的電線上的噪聲、及防止室內(nèi)電力線上的通信信號(hào)泄漏到室外電力線的裝置。
圖16是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式的常模信號(hào)抑制電路的結(jié)構(gòu)的電路圖。本實(shí)施方式的常模信號(hào)抑制電路的基本結(jié)構(gòu)與第3實(shí)施方式相同。在本實(shí)施方式中，作為反相信號(hào)傳送電路115的高通濾波器115A包含復(fù)合的多個(gè)電容器151、152、......，在這一點(diǎn)上與第3實(shí)施方式不同。此外，高通濾波器115A中所含的電容器個(gè)數(shù)大于等于2即可。
各電容器151、152......的一端在第2位置F連接到導(dǎo)線103，另一端連接到第2電感元件112的一端。因此，多個(gè)電容器151、152......互相并聯(lián)連接。另外，多個(gè)電容器151、152......的電容互不相同。如果使用這種包含多個(gè)電容器151、152......的高通濾波器115A，可以將高通濾波器115A的頻率特性按照所希望的特性設(shè)計(jì)。例如，如果使用本實(shí)施方式的高通濾波器115A，與第3實(shí)施方式的高通濾波器115A相比，可以將高通濾波器115A的頻率特性設(shè)計(jì)成使通過(guò)頻帶更寬。
本實(shí)施方式的其他結(jié)構(gòu)、作用和效果與第3實(shí)施方式相同。
此外，本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施方式，而是可以有各種變更。例如，反相信號(hào)傳送電路15、115不限于高通濾波器，也可以使用帶通濾波器。
如上所說(shuō)明，本發(fā)明的共模信號(hào)抑制電路能夠在寬廣的頻率范圍內(nèi)有效地抑制共模信號(hào)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)可小型化的共模信號(hào)抑制電路。
另外，本發(fā)明的常模信號(hào)抑制電路能夠在寬廣的頻率范圍內(nèi)有效地抑制常模信號(hào)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)可小型化的常模信號(hào)抑制電路。
基于以上說(shuō)明，可知本發(fā)明的各種實(shí)施方式和變形例是可實(shí)施的。因此，在以下的權(quán)利要求的同等范圍內(nèi)，本發(fā)明也可以以上述最佳實(shí)施方式之外的實(shí)施方式來(lái)實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種共模信號(hào)抑制電路，用來(lái)抑制在2根導(dǎo)線中以相同相位傳輸?shù)墓材Ｐ盘?hào)，其特征在于，具備第1繞組，在規(guī)定的第1位置處插入在一根導(dǎo)線上；第2繞組，在與上述第1位置相對(duì)應(yīng)的第2位置處插入在另一根導(dǎo)線上并耦合到上述第1繞組上，與上述第1繞組協(xié)同來(lái)抑制上述共模信號(hào)；第3繞組，耦合到上述第1繞組和第2繞組上，用來(lái)使上述第1繞組和第2繞組之間產(chǎn)生互感；以及反相信號(hào)傳送裝置，連接在上述第3繞組上并在與上述第1位置不同的第3位置處連接在上述一根導(dǎo)線上，進(jìn)而，在與上述第3位置對(duì)應(yīng)、與上述第2位置不同的第4位置處連接在上述另一根導(dǎo)線上，傳送用以抑制上述共模信號(hào)的反相信號(hào)，上述共模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置和第3位置之間的位置及第2位置和第4位置之間的位置之外，當(dāng)位于比接近第1和第2位置更接近第3和第4位置的位置時(shí)，上述反相信號(hào)傳送裝置檢測(cè)共模信號(hào)，并將與檢測(cè)到的共模信號(hào)反相的上述反相信號(hào)供給到上述第3繞組，上述第3繞組經(jīng)由上述第1繞組和第2繞組，將上述反相信號(hào)注入到上述2根導(dǎo)線，上述共模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置和第3位置之間的位置及第2位置和第4位置之間的位置之外，當(dāng)位于比接近第3和第4位置更接近第1和第2位置的位置時(shí)，上述第3繞組檢測(cè)共模信號(hào)，上述反相信號(hào)傳送裝置將與由上述第3繞組檢測(cè)到的共模信號(hào)反相的上述反相信號(hào)注入到上述2根導(dǎo)線。
2.如權(quán)利要求1所述的共模信號(hào)抑制電路，其特征在于，還具備阻抗元件，在上述2根導(dǎo)線中，設(shè)置在第1位置和第3位置之間的位置及第2位置和第4位置之間的位置，用來(lái)減小通過(guò)的共模信號(hào)的波峰值。
3.如權(quán)利要求1所述的共模信號(hào)抑制電路，其特征在于，上述反相信號(hào)傳送裝置具有使共模信號(hào)通過(guò)的高通濾波器。
4.如權(quán)利要求3所述的共模信號(hào)抑制電路，其特征在于，上述高通濾波器包含電容器。
5.如權(quán)利要求1所述的共模信號(hào)抑制電路，其特征在于，上述阻抗元件具有第4繞組，插入在一根導(dǎo)線上；第5繞組，插入在另一根導(dǎo)線上并耦合到上述第4繞組上，與上述第4繞組協(xié)同來(lái)抑制上述共模信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5所述的共模信號(hào)抑制電路，其特征在于，上述第4繞組和第5繞組的各個(gè)電感均大于等于0.3μH。
7.如權(quán)利要求1所述的共模信號(hào)抑制電路，其特征在于，上述第1繞組及第2繞組與上述第3繞組的耦合系數(shù)大于等于0.7。
8.一種常模信號(hào)抑制電路，用來(lái)抑制利用2根導(dǎo)線傳送的、在2根導(dǎo)線之間產(chǎn)生電位差的常模信號(hào)，其特征在于，具備第1電感元件，在規(guī)定的第1位置處插入在上述一根導(dǎo)線上；第2電感元件，耦合到上述第1電感元件上，用來(lái)在與上述第1電感元件之間產(chǎn)生互感；反相信號(hào)傳送裝置，連接在上述第2電感元件上，并在與上述第1位置不同的第2位置處連接在上述一根導(dǎo)線上，用來(lái)傳送用以抑制上述常模信號(hào)的反相信號(hào)；以及阻抗元件，在上述一根導(dǎo)線中，設(shè)置在上述第1位置和上述第2位置之間，用來(lái)減小通過(guò)的常模信號(hào)的波峰值，上述常模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置和第2位置之間的位置之外，當(dāng)位于比接近第1位置更接近第2位置的位置時(shí)，上述反相信號(hào)傳送裝置檢測(cè)常模信號(hào)，并將與檢測(cè)到的常模信號(hào)反相的上述反相信號(hào)供給到上述第2電感元件，上述第2電感元件經(jīng)由上述第1電感元件將上述反相信號(hào)注入到上述一根導(dǎo)線，上述常模信號(hào)的產(chǎn)生源，除了第1位置和第2位置之間的位置之外，當(dāng)位于比接近第2位置更接近第1位置的位置時(shí)，上述第2電感元件檢測(cè)常模信號(hào)，上述反相信號(hào)傳送裝置將與由上述第2電感元件所檢測(cè)到的常模信號(hào)反相的上述反相信號(hào)注入到上述一根導(dǎo)線。
9.如權(quán)利要求8所述的常模信號(hào)抑制電路，其特征在于，上述反相信號(hào)傳送裝置具有使常模信號(hào)通過(guò)的高通濾波器。
10.如權(quán)利要求9所述的常模信號(hào)抑制電路，其特征在于，上述高通濾波器包含電容器。
11.如權(quán)利要求9所述的常模信號(hào)抑制電路，其特征在于，上述高通濾波器包含復(fù)合的多個(gè)電容器。
12.如權(quán)利要求8所述的常模信號(hào)抑制電路，其特征在于，上述阻抗元件具有插入在上述一根導(dǎo)線上的第3電感元件。
13.如權(quán)利要求12所述的常模信號(hào)抑制電路，其特征在于，上述第3電感元件的電感大于等于0.3μH。
14.如權(quán)利要求8所述的常模信號(hào)抑制電路，其特征在于，上述第1電感元件與第2電感元件的耦合系數(shù)大于等于0.7。
全文摘要
共模信號(hào)抑制電路具備第1繞組(11)，插入在導(dǎo)線(3)上；第2繞組(12)，插入在導(dǎo)線(4)上并經(jīng)由磁芯(10)耦合到第1繞組(11)上，與第1繞組(11)協(xié)同來(lái)抑制共模信號(hào)；以及，第3繞組(13)，經(jīng)由磁芯(10)耦合到第1和第2繞組(11、12)上。共模信號(hào)抑制電還具備反相信號(hào)傳送電路(15)，連接在第3繞組(13)上，并連接在導(dǎo)線(3、4)上。反相信號(hào)傳送電路(15)檢測(cè)導(dǎo)線(3、4)上的共模信號(hào)，將與共模信號(hào)反相的反相信號(hào)供給到第3繞組(13)。
文檔編號(hào)H03H1/00GK1675834SQ0381984
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年8月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月19日
發(fā)明者和崎賢, 齋藤義廣 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社